王志華 駱云峰 董忠輝

[摘要]利用常規(guī)氣象資料，多普勒雷達(dá)產(chǎn)品以及T639數(shù)值模式產(chǎn)品，對(duì)2010年江西2月的1次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行分析，根據(jù)回波特征判斷識(shí)別受影響地區(qū)的天氣系統(tǒng)，分析回波的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，移速、移向、移動(dòng)路徑以及分裂合并的可能性。得出如果大氣垂直層結(jié)有利于對(duì)流發(fā)展，邊界層輻合帶的存在與消失，低層水汽輸送帶的維持和斷裂是做出風(fēng)暴發(fā)生、發(fā)展、維持和消亡的重要依據(jù)，并有一定的提前量。

[關(guān)鍵詞]多普勒雷達(dá) 強(qiáng)對(duì)流天氣 邊界輻合 數(shù)值產(chǎn)品

引言

2010年2月28日，受地面倒槽、高空低槽東、低渦切變和地面冷空氣影響，20時(shí)～3月1日01時(shí)，我省出現(xiàn)大范圍雷雨大風(fēng)天氣。據(jù)中尺度站重要天氣監(jiān)測(cè)23～01時(shí)段情報(bào)統(tǒng)計(jì)，共有53站93點(diǎn)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)，1站1點(diǎn)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。本文利用南昌多普勒雷達(dá)探測(cè)資料，結(jié)合常規(guī)天氣資料、T639逐3小時(shí)地面10m風(fēng)場(chǎng)資料及物理量產(chǎn)品分析回波的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，回波的移速、移向、移動(dòng)路徑以及分裂合并的可能性，為日后做好此類(lèi)強(qiáng)對(duì)流天氣臨近預(yù)警提供參考。

一、江西“暖區(qū)”強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型

冷鋒或靜止鋒鋒面附近或鋒前產(chǎn)生的強(qiáng)對(duì)流天氣。這種形勢(shì)下的強(qiáng)對(duì)流天氣特點(diǎn)是強(qiáng)度強(qiáng)、范圍大、多雷雨大風(fēng)冰雹成片混合出現(xiàn)。其形勢(shì)特征是：地面江西處江南強(qiáng)烈發(fā)展的低壓倒槽中，35°N以南有明顯的冷鋒南移，850hPa有θse高能舌自西（或西南）伸向江西，江南有西南急流建立，冷暖平流均較強(qiáng)，冷空氣南下時(shí)輻合力量大。

二、有利的環(huán)流形勢(shì)

（一）高低空及地面形勢(shì)

2010年2月28日20時(shí)500hpa高度場(chǎng)，東亞大槽更新入海，南支槽東移，江南處副高西北邊緣的西南暖濕氣流中，江西境內(nèi)平均風(fēng)速達(dá)到26m/s。700hpa江淮西部有槽東移，強(qiáng)度較強(qiáng)，冷舌下探到湖南中部，湘贛境內(nèi)存在大面積逆溫層。850hpa黃淮一帶溫度梯度強(qiáng)烈，伴有明顯鋒生，低渦中心分別位于武漢和濟(jì)南，低渦切變呈東北--西南向，影響長(zhǎng)江及江淮一帶。江西低層西南風(fēng)急流平均風(fēng)速達(dá)到18m/s，帶來(lái)暖濕空氣及不穩(wěn)定能量。長(zhǎng)江中下游湘贛境內(nèi)處在冷暖空氣交餒之地。20時(shí)地面圖上，西段冷鋒快速東移南下，02時(shí)圖上有氣旋波發(fā)展，地面輻合力量進(jìn)一步加強(qiáng)。（詳見(jiàn)2010年2月28日20時(shí)500 hpa、700hpa、850hpa天氣形勢(shì)圖和地面圖）。

三、水汽和不穩(wěn)定能條件

對(duì)流的產(chǎn)生首先需要豐富的水汽和不穩(wěn)定層結(jié)。層結(jié)中的不穩(wěn)定能量是一種潛在的能量，只有在外力的沖擊下，觸發(fā)氣流強(qiáng)烈地上升，才能爆發(fā)對(duì)流。

大氣層中濕區(qū)主要處于850hpa，雷雨大風(fēng)發(fā)生區(qū)處T-Td≤4℃濕區(qū)中。700hpa（圖2b）湖南西部為相對(duì)干區(qū)，有利于低層能量聚集。配合各層流場(chǎng)，可以看到低空西南急流起著水汽輸送的作用。西南渦后部帶來(lái)干冷空氣，東南部則為暖濕空氣開(kāi)成濕區(qū)。強(qiáng)對(duì)流天氣正是在此低渦切變的作用下，逐步形成對(duì)流云團(tuán)，并隨低渦東移發(fā)展影響我省。對(duì)流爆發(fā)所需要的不穩(wěn)定能量從28日上午到晚上是一個(gè)不斷積累的過(guò)程。28日08時(shí)湖南境內(nèi)的對(duì)流有效位能從0到555.6J.kg-1。850hpa高能舌從西南伸向我省20時(shí)溫度對(duì)數(shù)壓力圖上，對(duì)流層中上層成上干下濕狀態(tài)，K指數(shù)為40℃，SI指數(shù)為-3.68，表明湖南境內(nèi)層結(jié)出現(xiàn)對(duì)流性不穩(wěn)定。另外，從1000hpa到700hpa存在強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，有利于風(fēng)暴發(fā)生與維持。

四、邊界層中尺度輻合線

從地面1000hpa流場(chǎng)上分析，湘贛境內(nèi)北部有一偏北和偏南方向明顯的中尺度輻合線，地面10m風(fēng)場(chǎng)也與之相對(duì)應(yīng)。說(shuō)明地面有弱冷空氣活動(dòng)。強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展、維持與東移，此輻合區(qū)與雷雨大風(fēng)出現(xiàn)的位置基本一致。同時(shí)，天氣區(qū)內(nèi)從低層到高層（850-200hpa）為一致的上升區(qū)，最大上升值為-1.2hp.s-1，位于850hpa層，且與帶狀回波走向一致（東北--西南向）。在這高溫高濕的環(huán)境中，雷雨大風(fēng)及其強(qiáng)雷暴在這邊界層輻合線的作用下得以爆發(fā)。

五、雷達(dá)回波演變及速度場(chǎng)特征分析

2月28日晚強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程是受高空低槽、低層低渦切變和地面冷空氣共同影響造成的。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該過(guò)程回波發(fā)展旺盛時(shí)排列成帶狀的雷暴群，具有多單體風(fēng)暴回波特征，帶狀回波為其典型特征。

圖1：2010年2月28日21時(shí)10分組合反射率（a）與基本速度場(chǎng) （b）

如圖1a所示，2月28日19-20時(shí)左右，由湖南境內(nèi)的移入我省西北部的帶狀回波東移過(guò)程中它發(fā)展極其迅速。由于受邊界層中尺度輻合線的觸發(fā)，形成帶狀強(qiáng)回波帶。21時(shí)左右位于我省萍鄉(xiāng)、九江一帶。帶狀回波長(zhǎng)約300km，呈東北--西南向，北段寬度大于南段約為50-60Km，南段約為5-10km，回波中心最大強(qiáng)度為65dbz。同一時(shí)刻，該段上的回波生消合并，形成多個(gè)對(duì)流單體繼續(xù)發(fā)展增強(qiáng)，快速東移。據(jù)中尺度站重要天氣監(jiān)測(cè)23～01時(shí)段，強(qiáng)中心所經(jīng)之處，共有53站93點(diǎn)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)，1站1點(diǎn)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。強(qiáng)回波00：00時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，位于南昌--撫州--贛州一線，已形成典型的帶狀特征（圖1a）。圖1（a）（b）是21：10分1.5℃仰角的組合反射率和對(duì)應(yīng)速度場(chǎng)（V）圖。由圖1a可見(jiàn)，在帶狀回波的中心處出現(xiàn)反射率大于65dbz的強(qiáng)度色標(biāo)，而這個(gè)強(qiáng)反射率值區(qū)對(duì)應(yīng)徑向速度西北方100KM處，出現(xiàn)中氣旋、氣旋性輻合場(chǎng)及逆風(fēng)區(qū)。同時(shí)南段末端也相應(yīng)出現(xiàn)一對(duì)速度對(duì)（+27m/s-20m/s），造成上述地區(qū)出現(xiàn)雷風(fēng)大風(fēng)和強(qiáng)雷暴天氣。隨著回波的東移，01：00時(shí)左右，該回波帶分?jǐn)嗔褳槎?，北段影響婺源、景德?zhèn)、余干、萬(wàn)年、進(jìn)賢一帶，南段則影響撫州地區(qū)的資溪、南城、廣昌、東鄉(xiāng)以及興國(guó)、寧都、新干等地，給上述地區(qū)帶來(lái)雷雨大風(fēng)天氣。之后，從T639逐三小時(shí)850hpa溫度露點(diǎn)差及相對(duì)濕度場(chǎng)上可以看到（圖略），由于低層（850hpa）水汽輸送帶的切斷以及輻合上升區(qū)的東移，及地面中尺度輻合線的消失，整個(gè)過(guò)程宣告結(jié)束。

六、結(jié)語(yǔ)

（1）2月27～28日，西太平洋副高穩(wěn)定少動(dòng)，使得江西處在副高北部邊緣，是雷電在午后到夜間發(fā)展的背景條件。地面有很弱的冷空氣活動(dòng)，弱冷鋒和靜止鋒。天氣背景與江西“暖區(qū)”強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型相一致。

（2）雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程發(fā)生在高空有槽東移，低層有低渦切變，地面配合低值系統(tǒng)及冷空氣侵入的天氣背景下產(chǎn)生的。雷雨大風(fēng)發(fā)生前大氣層結(jié)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定能量有一個(gè)增加的過(guò)程，對(duì)流層中上層有明顯干層，低層有明顯的強(qiáng)垂直風(fēng)切變，地面存在明顯的中尺度輻合帶，對(duì)颮線的快速發(fā)展和移動(dòng)具有非常有利的動(dòng)力條件。在這高溫高濕的環(huán)境中，雷雨大風(fēng)在這邊界層輻合線以及垂直風(fēng)切變的作用下得以爆發(fā)。

（3）大氣垂直層結(jié)有利于對(duì)流發(fā)展，邊界層輻合帶的存在與消失，低層水汽輸送帶的維持與斷裂以及輻合上升運(yùn)動(dòng)的東移減弱是做出風(fēng)暴發(fā)生、發(fā)展、維持和消亡的重要依據(jù)，并有一定的提前量。

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（作者單位：江西德興市氣象局 江西德興）